CN217413994U - 一种轨道车辆辅助摘挂钩设备及控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型适用于轨道车辆翻车机领域，提供了一种轨道车辆辅助摘挂钩设备及控制系统，包括：机器人、机器人行走装置、机器人行走轨道、机器人控制系统、PLC控制系统；机器人上安装有：机械手、智能寻位装置、机械手力控浮动装置；通过智能寻位装置对辅助摘挂钩位位置进行定位，控制机器人行走装置承载机器人行走到辅助摘挂钩位，利用机械手对车钩进行调节，实现了摘挂工作的自动化。

Description

一种轨道车辆辅助摘挂钩设备及控制系统

技术领域

本实用新型涉及一种轨道车辆技术领域，尤其是涉及一种轨道车辆辅助摘挂钩设备及控制系统。

背景技术

车钩是一种轨道车辆的连接装置，其作用是将各节车厢连接起来。车钩连挂的原理是将其中一个车钩的凸锥插入另一个车钩的凹锥中，并通过钩舌将它们锁紧，从而实现两车钩连挂的目的。因此，在车钩连挂前的准备工作中，需要将一车钩的凸锥与另一车钩的凹锥位置相对，才能保证连挂成功，摘钩的原理正好与连挂相反，是将其中一个车钩的凸锥从另一个车钩的凹锥取出，从而实现两车钩摘钩的目的。

目前，轨道车辆皮车型不同车厢长度不同；轨道车辆皮载重量、自重不同惯性量不同；铁路线水平度变化，会出现不同程度溜车现象；轨道车辆皮车轮与轨道摩擦力变量大；以及车钩尺寸不一致、异常变形等因素导致车钩定位精度低。通常在连挂或摘钩准备工作中，需要人工定位，以保证连挂或摘钩工作的顺利进行。然而采用人工定位的方式，费时费力，还会存在一定的安全隐患。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种轨道车辆辅助摘挂钩设备，其可用于实现连挂和摘钩工作的自动化。

本实用新型一方面提供了一种轨道车辆辅助摘挂钩设备，包括：机器人、机器人行走装置、机器人行走轨道、机器人控制系统、PLC控制系统；其中，所述机器人行走装置安装在所述机器人下部，所述机器人行走轨道设置在所述机器人行走装置下方，所述机器人控制系统与所述PLC控制系统信号连接；所述机器人包括：机械手、智能寻位装置、机械手力控浮动装置，且所述机械手、所述智能寻位装置、所述机械手力控浮动装置均与所述机器人控制系统信号连接。

进一步的，所述机器人行走装置的行走方向为平行于轨道方向，便于机器人移动。

进一步的，所述机械手包括开钩舌机构和扶正梁，提高操作效率。

进一步的，所述智能寻位装置包括相机或摄像头，便于寻找摘挂钩设备。

进一步的，所述机器人为六关节柔性机器人，提高机器人的灵活度。

进一步的，所述机械手为非对称结构，便于便于控制摘挂钩设备。

进一步的，所述机械手包括抓取装置、翻转装置、拨动装置和扶正定位装置，与机械手力控浮动装置配合工作，提高摘挂钩设备的效率。

本实用新型另一方面提供了一种轨道车辆控制系统，包括：车厢、轨道车辆辅助摘挂钩设备和摘挂装置，所述摘挂装置包括调车机和辅助摘挂钩爪，所述摘挂装置位于辅助摘挂钩位下方，所述调车机位于辅助摘挂钩位上方。

本实用新型相对于现有技术至少具有如下技术效果：

本实用新型通过轨道车辆辅助摘挂钩设备，实现了车厢连挂和摘钩工作的自动化，减少了人力工作劳动强度，减少人工作业带来的设备伤害人的安全事故，同时减少在高粉尘恶劣环境中作业的职业危害。机器人上安装的智能寻位装置，其可对单节车厢、辅助摘挂钩位的位置进行定位，并获取单节车厢的型号、车钩型号、车钩上各部件的具体位置，可以准确控制机器人达到合适的作业位置，并根据不同的车厢型号、车钩型号、以及车钩上各部件的具体位置，准确控制机械手对车钩进行抓取、钩舌翻转、拨动解钩杆、扶正定位车钩，并与摘挂钩装置配合工作，从而完成连挂工作，摘钩作业为待调车机牵引轨道车辆皮到摘钩位时停止时，通过智能寻位装置识别到车厢位置及车钩组拉杆位置。通过电气集成控制系统调度整个翻车机设备运行，结合视觉识别系统、智能寻位装置，通过PLC控制系统控制机器人和摘挂钩装置，从而使机器人控制系统按对应程序指令完成轨道车辆皮摘钩动作。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型的轨道车辆翻车机系统示意图；

图2是本实用新型的轨道车辆辅助摘挂钩设备整体结构示意图；

图3是本实用新型的轨道车辆辅助摘挂钩设备摘钩钩爪装置结构示意图一；

图4是本实用新型的轨道车辆辅助摘挂钩设备摘钩钩爪装置结构示意图二；

图5是本实用新型的轨道车辆辅助摘挂钩设备挂钩钩爪装置结构示意图一；

图6是本实用新型的轨道车辆辅助摘挂钩设备挂钩钩爪装置结构示意图二。

其中：1——车厢，2——辅助摘挂钩设备，3——辅助摘挂钩位，4——调车机，5——翻车机，6——迁车台，7——挂钩位，8——机器人，9——机械手，10——机器人行走装置，11——机器人行走轨道，12——机器人控制系统，13——PLC控制系统，14——电气集成控制系统，15——视觉识别系统，16——智能寻位装置，17——机械手力控浮动装置，18——钩爪本体，19——Z向识别寻位传感，20——X向识别寻位传感，21——抬拉钩缓冲板，22——摘挂钩钩板，23——导向光轴，24——摘挂钩浮动机构，25——智能感知装置，26——智能感知装置安装板，27——Y向识别寻位传感，28——导向耐磨轴套，29——轴套端挡板，30——智能感知传感，31——挡板螺钉，32——扶正梁，33——勾舌钩爪。

具体实施方式

本实用新型的实施例提供了一种轨道车辆辅助摘挂钩设备，用以解决轨道车辆在连挂准备过程中，需要人力操作，不能实现自动化的问题。

以下的说明提供了许多不同的实施例、或是例子，用来实施本实用新型的不同特征。以下特定例子所描述的元件和排列方式，仅用来精简的表达本实用新型，其仅作为例子，而并非用以限制本实用新型。

本实用新型实施例提供了一种轨道车辆辅助摘挂钩设备，如图1所示，包括：机器人8、机器人行走装置10、机器人行走轨道11、机器人控制系统12、PLC控制系统13；其中，所述机器人行走装置10安装在所述机器人8下部，所述机器人行走轨道11设置在所述机器人8行走装置下方，所述机器人控制系统12与所述PLC控制系统13信号连接；所述机器人8包括：机械手9、智能寻位装置16、机械手力控浮动装置17，且所述机械手9、所述智能寻位装置16、所述机械手力控浮动装置17均与所述机器人控制系统12信号连接。

另一实施例中，图2示出了本实用新型的轨道车辆辅助摘挂钩设备结构示意图，辅助摘挂钩设备2包括机器人8、机器人行走装置10、机器人行走轨道11、机器人控制系统12、PLC控制系统13。其中，机器人行走装置10用于承载机器人8，机器人行走轨道11安装在钢结构的支架上，用于支撑并配合机器人行走装置10，机器人8通过机器人行走装置10在机器人行走轨道11上行走，机器人行走装置10可以通过导轮或磁力等方式与机器人行走轨道11配合，这里对机器人行走装置10的具体结构不作限定，只要能与机器人行走轨道11配合工作，并能承载机器人8的机器人行走装置10都在本实用新型的保护范围内。

机器人8上安装有机械手9、智能寻位装置16、机械手力控浮动装置17。其中机械手9用于对车钩进行抓取、钩舌翻转、拨动解钩杆、扶正定位车钩。智能寻位装置16用于确定车厢1旁的辅助摘钩挂钩位3的位置，同时，智能寻位装置16还用于识别车厢1型号，车钩型号，以及车钩上各部件的具体位置。智能寻位装置16可以是通过相机、摄像头等装置对目标物体进行拍照获得目标物体信息，这里对智能寻位装置16的具体组成部件不作限定，只要是能够获得目标物体信息的视觉识别系统15均在本实用新型的保护范围内。机械手力控浮动装置17对机械手9的抓力进行控制，可以根据现场作业难度调节机械手9的施力大小。

PLC控制系统13是轨道车辆辅助摘挂钩设备的控制装置，其发出指令对机器人控制系统12进行控制，机器人控制系统12接收到PLC控制系统13发出的控制指令后，对该控制指令进行分析计算，根据PLC控制系统13发出的控制指令要求对机器人行走装置10、机械手9、智能寻位装置16、机械手力控浮动装置17和辅助摘挂钩设备2的工作进行控制。

辅助摘挂钩设备2还包括摘钩钩爪装置和/或挂钩钩爪装置，如图3和图4所示，所述摘钩钩爪装置包括X向识别寻位传感20安装在钩爪本体18传感器支架上，实现对火车皮停止位置、火车皮长短、火车皮拉钩异常变形、火车皮拉钩位置不准等工况带来的拉钩误差进行寻位识别，获取拉钩X向实际位置，Y向识别寻位传感27安装在钩爪本体18前下端，实现对火车皮拉钩任何工况发生的Y向位置误差寻位识别，获取拉钩Y向实际位置，Z向识别寻位传感19安装在钩爪本体18传感器支架上，对火车皮拉钩Z向的寻位，方便钩爪抓取火车皮拉钩和下摘钩拉钩精确抬杆，抬拉钩缓冲板21安装在钩爪本体18横向梁上，实现对下摘钩拉钩抬杆作业，为后续摘钩作业前提动作，导向耐磨轴套28安装在钩爪本体18对应的孔中，通过轴套端挡板29限制导向耐磨轴套28在钩爪本体18对应孔中的轴向位置，防止导向耐磨轴套28在钩爪本体18对应的孔中轴向窜动，摘挂钩钩板22安装在导向光轴23上，导向光轴23穿过导向耐磨轴套28，可相对于导向耐磨轴套28做轴向滑动，摘挂钩钩板22安装有摘挂钩浮动机构24，摘挂钩浮动机构24另一端浮动头端预顶在智能感知装置25吸附侧，智能感知装置25另一侧连接智能感知装置安装板26，智能感知装置安装板26上的两个孔穿过导向光轴23，挡板螺钉31穿过智能感知装置安装板26对应的孔连接固定在导向光轴23末端，通过挡板螺钉31末端板实现智能感知装置安装板26轴向限位，避免智能感知装置安装板26无轴向约束而滑出导向光轴23以外，从而实现智能感知装置26及智能感知装置安装板26通过导向光轴23在导向耐磨轴套28中沿X向导向顺畅滑动，当摘钩过程中摘挂钩钩板22受力后通过摘挂钩浮动机构24将力顶压至智能感知装置25吸附侧，智能感知传感30安装在钩爪本体18下端检测智能感知装置25对应位置，当摘钩过程时，智能感知装置25被摘挂钩浮动机构24顶压使智能感知装置25通过导向光轴23沿X向浮动避让趋势，通过智能感知传感30识别判断智能感知装置25在摘钩过程中摘钩力是否超过设定值而发生浮动位移，从而发出对应指令给机器人系统。系统控制，机器人收到摘钩指令带动钩爪装置进行火车皮拉钩识别及各方向的位置寻位，抓取火车皮拉钩，摘钩摆杆，摘钩过程中摘挂钩钩板22浮动缓冲，智能感知摘钩力度，通过系统判别控制机器人执行对应摘钩程序。实现机器人智能化摘钩作业。

所述挂钩钩爪装置包括安装在钩爪本体18传感器支架上的X向识别寻位传感20，如图5和图6所示，实现对火车皮停止位置、火车皮长短、火车皮拉钩异常变形、火车皮拉钩位置不准等工况带来的拉钩误差进行寻位识别，获取拉钩X向实际位置，Y向识别寻位传感27安装在钩爪本体18前下端，实现对火车皮拉钩任何工况发生的Y向位置误差寻位识别，获取拉钩Y向实际位置，Z向识别寻位传感19安装在钩爪本体18传感器支架上，对火车皮拉钩Z向的寻位，方便钩爪抓取火车皮拉钩和下摘钩拉钩精确抬杆，抬拉钩缓冲板21安装在钩爪本体18横向梁上，实现对下摘钩拉钩抬杆作业，为后续摘钩作业前提动作，导向耐磨轴套28安装在钩爪本体18对应的孔中，通过轴套端挡板29限制导向耐磨轴套28在钩爪本体18对应孔中的轴向位置，防止导向耐磨轴套28在钩爪本体18对应的孔中轴向窜动，5安装在导向光轴23上，导向光轴23穿过导向耐磨轴套28，可相对于导向耐磨轴套28做轴向滑动，摘挂钩钩板22安装有摘挂钩浮动机构24，摘挂钩浮动机构24另一端浮动头端预顶在智能感知装置25吸附侧，智能感知装置25另一侧连接智能感知装置安装板26，智能感知装置安装板26上的两个孔穿过导向光轴23，挡板螺钉31穿过智能感知装置安装板26对应的孔连接固定在导向光轴23末端，通过挡板螺钉31末端板实现智能感知装置安装板26轴向限位，避免智能感知装置安装板26无轴向约束而滑出导向光轴23以外，从而实现智能感知装置25及智能感知装置安装板26通过导向光轴23在导向耐磨轴套28中沿X向导向顺畅滑动，当摘钩过程中摘挂钩钩板22受力后通过摘挂钩浮动机构24将力顶压至智能感知装置25吸附侧，智能感知传感30安装在钩爪本体18下端检测智能感知装置25对应位置，当摘钩过程时，智能感知装置25被摘挂钩浮动机构24顶压使智能感知装置25通过导向光轴23沿X向浮动避让趋势，通过智能感知传感30识别判断智能感知装置25在摘钩过程中摘钩力是否超过设定值而发生浮动位移，从而发出对应指令给机器人系统。系统控制，机器人收到摘钩指令带动钩爪装置进行火车皮拉钩识别及各方向的位置寻位，抓取火车皮拉钩，摘钩摆杆，摘钩过程中摘挂钩钩板22浮动缓冲，智能感知摘钩力度，通过系统判别控制机器人执行对应摘钩程序。扶正梁32通过程序控制实现扶正梁32另一侧接触于火车皮车钩上进行车钩扶正作业。勾舌钩爪33通过程序控制实现勾舌打开作业，从而实现机器人智能化挂钩作业。

在实际工作工作中，待调车机4推动车厢1到辅助摘钩挂钩位3停止时，PLC控制系统13发出控制指令，控制机器人控制系统12工作，机器人控制系统12接到指令后，首先控制智能寻位装置16对车厢1、辅助摘钩挂钩位3的位置进行定位，并获取车厢1的型号、车钩型号、车钩上各部件的具体位置，将上述信息反馈给机器人控制系统12；控制机器人控制系统12根据智能寻位装置16反馈的信息，控制机器人行走装置10沿机器人行走轨道11行走到辅助摘钩挂钩位3下部时停止，此时控制机械手9对车钩进行抓取、钩舌翻转、拨动解钩杆、扶正定位车钩，并同时根据车钩的型号、车钩上各部件具体位置控制机械手力控浮动装置17对机械手9的施力大小进行控制，以使两车钩的凸锥和凹锥相互对准配合，完成连挂工作；摘钩作业为待调车机4牵引轨道车辆皮到摘钩位时停止时，通过智能寻位装置16识别到车厢位置及车钩组拉杆位置。通过电气集成控制系统14调度整个翻车机5设备运行，结合视觉识别系统15、智能寻位装置16，通过PLC控制系统13控制机器人8自动摘挂钩动作，发出对应指令指挥机器人8把手臂送到轨道车辆皮车钩组拉杆旁，专用机械手9抓住拉杆，待调车机4控制轨道车辆皮让钩产生间隙时，机器人控制系统12按对应程序指令完成轨道车辆皮摘钩动作。

另一实施例中，一轨道车辆辅助摘挂钩设备，包括机器人8、专用机械手9、机器人X向行走装置、X向行走轨道、机器人控制系统12、PLC控制系统13、电气集成控制系统14、视觉寻位系统15、智能寻位装置16、机械手力控浮动装置17，所述机器人为六关节柔性机器人，实现高柔性高自由度轨迹运动，所述机器人8上装有专用机械手9，能够使机械手9到达火车皮摘钩拉杆的准确位置，完成摘钩、开钩、扶正动作，所述专用机械手9，能够抓住火车皮摘钩拉杆，随机器人8一起动作实现摘钩，同时专用机械手9有开钩舌机构和扶正梁32，实现自动开钩及扶正，所述X向行走装置上装有机器人8，能够通过自身动力将机器人8送到第1节火车皮后车钩摘钩处，能够快速寻找火车皮端面捕捉实际位置，所述X向行走轨道，支撑X向行走装置，限制其运行轨迹，所述机器人控制系统12是控制机器人8、机械手9动作的指令源，所述PLC控制系统13是机器人8、专用机械手9、X向行走装置动作的指令源，所述电气集成控制系统14是机器人8、专用机械手9、X向行走装置动作的电气控制及保护以及原有翻车机5设备的集成控制及保护，所述视觉寻位系统15是机器人8、专用机械手9、机器人控制系统12、PLC控制系统13、电气控制系统的指令源，所述机械手力控浮动装置17是机械手9遇到阻力的自适应系统。

另一实施例中，轨道车辆机器人自动摘挂钩设备安装在翻车机5入口前段第1个车厢前车钩位与第2个车厢前车钩位之间的区域。

另一实施例中，X向行走轨道安装在钢结构支架上，支撑X向行走装置，限制其运行轨迹。机器人8安装在X向行走装置上，能够通过X向行走装置将机器人8送到第一节火车皮前车钩位置。机器人8上装有智能寻位装置16、专用机械手9。当调车机4推动火车皮移动过程中通过视觉识别系统15识别车厢规格型号。待调车机4推动火车皮到辅助摘钩挂钩位3时停止时，通过智能寻位装置16识别到车厢位置及车钩组拉杆位置。通过电气集成控制系统14调度整个翻车机5设备运行，结合视觉识别系统15、智能寻位装置16，通过PLC控制系统13控制机器人8发出对应指令指挥机器人8把手臂送到火车皮车钩组拉杆旁，专用机械手9抓住拉杆，机器人控制系统12按对应程序指令逐一实现自动摘钩作业、开钩作业、扶正作业。

在本实用新型的另一个示例性实施例中，一种轨道车辆辅助摘挂钩设备，包括：X向机器人8行走轨道安装在钢结构支架上，支撑X向机器人行走装置10，限制其运行轨迹。机器人8安装在X向机器人行走装置10上，能够通过X向机器人行走装置10将机器人8送到第2节车厢前车钩位置。机器人8上装有智能寻位装置16、专用机械手9。当调车机4牵引轨道车辆皮移动过程中通过视觉识别系统15识别车厢规格型号。待调车机4牵引轨道车辆皮到摘钩位时停止时，通过智能寻位装置16识别到车厢位置及车钩组拉杆位置。通过电气集成控制系统14调度整个翻车机5设备运行，结合视觉识别系统15、智能寻位装置16，通过PLC控制系统13控制机器人8自动摘挂钩动作，发出对应指令指挥机器人8把手臂送到轨道车辆皮车钩组拉杆旁，专用机械手9抓住拉杆，待调车机4控制轨道车辆皮让钩产生间隙时，机器人控制系统12按对应程序指令完成轨道车辆皮摘钩动作。

综上所述，本实用新型轨道车辆辅助摘挂钩设备能够解决一般机械设备不能满足轨道车辆翻车机无人自动摘挂钩的技术难点，能够实现轨道车辆翻车机无人自动摘挂钩。适用于轨道车辆翻车机领域，对企业可以降低人工成本，为实现轨道车辆翻车机系统无人化操作创造条件，具有设计新颖、科技集成度高、实用性强、操作简单的优点。可在轨道车辆翻车机领域上广泛推广。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种轨道车辆辅助摘挂钩设备，其特征在于，包括：机器人、机器人行走装置、机器人行走轨道、机器人控制系统、PLC控制系统；其中，所述机器人行走装置安装在所述机器人下部，所述机器人行走轨道设置在所述机器人行走装置下方，所述机器人控制系统与所述PLC控制系统信号连接；所述机器人包括：机械手、智能寻位装置、机械手力控浮动装置，且所述机械手、所述智能寻位装置、所述机械手力控浮动装置均与所述机器人控制系统信号连接。

2.如权利要求1中所述的一种轨道车辆辅助摘挂钩设备，其特征在于，所述机器人行走装置的行走方向为平行于轨道方向。

3.如权利要求1中所述的一种轨道车辆辅助摘挂钩设备，其特征在于，所述机械手包括开钩舌机构和扶正梁。

4.如权利要求1中所述的一种轨道车辆辅助摘挂钩设备，其特征在于，所述智能寻位装置包括相机或摄像头。

5.如权利要求1中所述的一种轨道车辆辅助摘挂钩设备，其特征在于，所述机器人为六关节柔性机器人。

6.如权利要求1中所述的一种轨道车辆辅助摘挂钩设备，其特征在于，所述机械手为非对称结构。

7.如权利要求1中所述的一种轨道车辆辅助摘挂钩设备，其特征在于，所述机械手包括抓取装置、翻转装置、拨动装置和扶正定位装置，与机械手力控浮动装置配合工作。

8.一种轨道车辆控制系统，其特征在于，包括车厢和权利要求1所述的轨道车辆辅助摘挂钩设备，所述辅助摘挂钩设备还包括调车机、辅助摘挂钩爪、摘钩钩爪装置和挂钩钩爪装置，所述摘钩钩爪装置包括钩爪本体、抬拉钩缓冲板、摘挂钩钩板、导向光轴、摘挂钩浮动机构、智能感知装置安装板、导向耐磨轴套、轴套端挡板、挡板螺钉、扶正梁、勾舌钩爪、X向识别寻位传感器、Y向识别寻位传感器和Z向识别寻位传感器；X向识别寻位传感器安装在钩爪本体传感器支架上，Y向识别寻位传感器安装在钩爪本体前下端，Z向识别寻位传感器安装在钩爪本体传感器支架上，抬拉钩缓冲板安装在钩爪本体横向梁上，导向耐磨轴套安装在钩爪本体对应的孔中，摘挂钩钩板安装在导向光轴上，导向光轴穿过导向耐磨轴套，可相对于导向耐磨轴套做轴向滑动，摘挂钩钩板安装有摘挂钩浮动机构，摘挂钩浮动机构另一端浮动头端预顶在智能感知装置吸附侧，智能感知装置另一侧连接智能感知装置安装板，智能感知装置安装板上的两个孔穿过导向光轴，挡板螺钉穿过智能感知装置安装板对应的孔连接固定在导向光轴末端。

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